牧保文

(河南省皮革塑料研究所有限公司，河南 鄭州 450000)

PVC防水卷材主要用于建筑墻體、屋面、隧道、公路、垃圾填埋場(chǎng)等，起到防止雨水、地下水滲漏的作用，是一種可卷曲成卷狀的柔性建材產(chǎn)品。作為工程基礎(chǔ)與建筑物之間的連接，PVC防水卷材是整個(gè)工程防水的第一道屏障，對(duì)整個(gè)工程起著至關(guān)重要的作用[1]。目前，市面上銷售的防水卷材大多采用普通PVC樹(shù)脂(平均聚合度為1 000～1 300)來(lái)生產(chǎn)，但是普通PVC樹(shù)脂的分子質(zhì)量小，所生產(chǎn)的防水卷材的拉伸強(qiáng)度偏低，耐寒性、耐熱性、耐溶劑性和耐疲勞性均一般，使用壽命短，應(yīng)用領(lǐng)域受到限制。

高聚合度PVC樹(shù)脂的平均聚合度在2 500以上，與普通PVC樹(shù)脂相比，其具有優(yōu)異的耐寒性、耐熱性、耐溶劑性和耐疲勞性。但是高聚合度PVC樹(shù)脂的黏度大，流動(dòng)性差，塑化溫度高，加工性能差，用來(lái)生產(chǎn)防水卷材時(shí)加工難度較大。筆者采用高聚合度PVC樹(shù)脂制備了防水卷材，對(duì)其配方和生產(chǎn)技術(shù)進(jìn)行介紹。

1 主要原料

筆者制備的高聚合度PVC防水卷材的主要原料如下(僅供參考)：PVC樹(shù)脂，平均聚合度2 500，中國(guó)石油化工股份有限公司齊魯分公司；CPE-135A,濰坊亞星化學(xué)股份有限公司；液體丁腈橡膠(LNBR)，衡水騰宇橡塑有限公司；高分子聚酯增塑劑、鄰苯二甲酸二辛酯(DOP)、對(duì)苯二甲酸二辛酯(DOTP)，山東藍(lán)帆化工有限公司；鈣鋅復(fù)合穩(wěn)定劑 ，深圳市志海實(shí)業(yè)有限公司；其余助劑均為工業(yè)品，市售。

2 主要生產(chǎn)設(shè)備

筆者制備高聚合度PVC防水卷材時(shí)主要的生產(chǎn)設(shè)備如下(僅供參考)：SRL-2型高低速混合機(jī)組，蘇州鐵龍機(jī)械有限公司；JSH65-150型擠出機(jī)組、JSCH80型復(fù)合機(jī)組，昆山科信橡塑機(jī)械有限公司。

3 生產(chǎn)工藝

3.1 工藝流程

原料稱量→加料→高速混合→低速攪拌冷卻→冷卻靜置→自動(dòng)輸送→擠出成型→復(fù)合成型→冷卻定型→自動(dòng)牽引→定長(zhǎng)切割→產(chǎn)品檢驗(yàn)→包裝入庫(kù)。

3.2 工藝參數(shù)

(1)高速混合時(shí)出料溫度：100～110 ℃。

(2)擠出機(jī)組成型溫度：1區(qū)150 ℃，2區(qū)160 ℃，3區(qū)165 ℃，4區(qū)168 ℃，5區(qū)175 ℃；主機(jī)轉(zhuǎn)速為25 r/min,牽引轉(zhuǎn)速為230～270 r/min。

(3)復(fù)合機(jī)組成型溫度：170～180 ℃。

4 配方

常用的高聚合度PVC防水卷材為：PVC樹(shù)脂(平均聚合度2 500)，100份；鈣鋅穩(wěn)定劑，5份；DOP，10～30份；DOTP，10～25份；CPE-135A，8～10份；LNBR，8～16份；高分子聚酯增塑劑，10～25份；石蠟，0.2～0.4份；PE蠟，0.3～0.6份；加工型ACR，3份；碳酸鈣，20～40份；抗氧劑，0.6～0.8份；顏料，適量。

筆者給出3個(gè)參考配方，見(jiàn)表1。

表1 高聚合度PVC防水卷材參考配方Table 1 Reference formula of high polymerization degree PVC waterproof membranes

5 主要原料對(duì)產(chǎn)品性能的影響

5.1 PVC樹(shù)脂

高聚合度PVC樹(shù)脂的分子間有輕微交聯(lián)。與普通PVC樹(shù)脂相比，高聚合度PVC樹(shù)脂的拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率更高，耐疲勞性、耐磨耗性、耐候性、耐油性、耐寒性、耐臭氧性、耐熱性、耐溶劑性等更好，制品的硬度隨溫度變化小，具有類似橡膠的性能。但是高聚合度PVC樹(shù)脂的分子質(zhì)量大，黏度大，流動(dòng)性差，加工性能差，塑化溫度比普通PVC樹(shù)脂要高15～20 ℃。對(duì)于防水卷材而言，還需要針對(duì)高聚合度PVC樹(shù)脂的加工特性對(duì)配方進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整，才能順利擠出成型。

5.2 穩(wěn)定劑

普通PVC防水卷材大多使用三鹽穩(wěn)定劑、二鹽穩(wěn)定劑或復(fù)合鉛鹽穩(wěn)定劑。隨著人們對(duì)環(huán)保要求的提高和塑料助劑行業(yè)的發(fā)展，鈣鋅復(fù)合穩(wěn)定劑的使用越來(lái)越普遍。在實(shí)際生產(chǎn)中，筆者發(fā)現(xiàn)在生產(chǎn)色彩鮮艷的PVC防水卷材時(shí)，如果使用鈣鋅穩(wěn)定劑則更容易調(diào)色，并且顏料用量相對(duì)于鉛鹽穩(wěn)定劑要少15%左右。在基礎(chǔ)配方相同的情況下，與鉛鹽穩(wěn)定劑相比，使用鈣鋅復(fù)合穩(wěn)定劑生產(chǎn)的PVC防水卷材的密度要小0.015～0.035 g/cm3。但市面上的鈣鋅復(fù)合穩(wěn)定劑的質(zhì)量與穩(wěn)定效果參差不齊，對(duì)生產(chǎn)廠家和牌號(hào)的選擇很重要，不但要求能夠保證高聚合度PVC樹(shù)脂在加工過(guò)程中不分解，還要能保證每批次復(fù)合穩(wěn)定劑質(zhì)量和性能穩(wěn)定，以保證防水卷材生產(chǎn)廠家的長(zhǎng)期穩(wěn)定生產(chǎn)。

5.3 增塑劑

增塑劑品種較多，可根據(jù)客戶的具體要求選擇不同品種的增塑劑。DOP是PVC最常用的增塑劑，其成本低，綜合性能好，但是鄰苯類增塑劑不能用于出口產(chǎn)品。DOTP作為非鄰苯類增塑劑，具有耐熱、耐寒、難揮發(fā)、耐抽出、柔韌性好等優(yōu)點(diǎn)，可作為主增塑劑使用。對(duì)于耐熱性要求高的PVC防水卷材，可配合使用偏苯三酸三辛酯(TOTM)。對(duì)于高檔PVC防水卷材，最好使用高分子聚酯增塑劑，其具有優(yōu)異的耐低溫性能、耐遷移性能、耐油性能以及優(yōu)良的相容性能和加工性能，是高檔PVC防水卷材理想的增塑劑。對(duì)于氯化石蠟類增塑劑，雖然其成本低，但會(huì)使PVC防水卷材的耐低溫性能變差，使用時(shí)應(yīng)慎重。另外一些低檔增塑劑，如氧化地溝油、氯化地溝油、低級(jí)芳烴等，其與PVC樹(shù)脂的相容性差，容易遷移滲出，會(huì)嚴(yán)重影響PVC防水卷材的低溫性能和耐老化性能，不能使用。

5.4 改性劑

高聚合度PVC防水卷材可采用CPE-135A和LNBR(丁腈橡膠質(zhì)量分?jǐn)?shù)30%～40%)的復(fù)合改性劑。CPE是一種線型非晶型飽和彈性體，具有優(yōu)良的耐低溫性、耐候性、耐臭氧性、耐化學(xué)藥品性及耐老化性，以及良好的耐油性、阻燃性和著色性。CPE與高聚合度PVC有良好的相容性，并且成本相對(duì)于LNBR來(lái)說(shuō)要低得多。LNBR是以丁二烯、丙烯腈為主鏈結(jié)構(gòu)，常溫下呈黏稠液體狀的橡膠[2]，可改善PVC材料的加工流動(dòng)性，替代DOP、DBP、DOA、DOS等增塑劑，改進(jìn)PVC材料的耐寒性、耐熱性、耐光性、耐老化性、耐油性，提高制品的回彈性、沖擊性能及表觀質(zhì)量，并可改善制品中增塑劑易遷移的問(wèn)題。

由于高聚合度PVC的分子質(zhì)量大，流動(dòng)性差，為了改善其流動(dòng)性，需要加入較多的LNBR。但LNBR會(huì)使PVC防水卷材的拉伸強(qiáng)度明顯降低，并增加產(chǎn)品成本。經(jīng)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)LNBR的用量超過(guò)16份時(shí)，高聚合度PVC防水卷材的拉伸強(qiáng)度顯著降低，且產(chǎn)品成本提高幅度較大。因此，需要添加輔助改性劑——CPE-135A。CPE-135A的結(jié)構(gòu)與高聚合度PVC樹(shù)脂接近，且其分子質(zhì)量相對(duì)較小，與LNBR一樣同為線型非晶型飽和彈性體，因此將這2種改性劑與高聚合度PVC樹(shù)脂混合后，LNBR和CPE-135A可均勻填充在高聚合度PVC樹(shù)脂形成的空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的空隙中。CPE-135A不僅能改善高聚合度PVC樹(shù)脂的加工性能，制成的防水卷材的性能穩(wěn)定，而且可減少LNBR的用量，從而降低產(chǎn)品成本。

此外，由于高聚合度PVC樹(shù)脂的平均聚合度較高，其制品脆性較大，抗彎折性能差，韌性較差，而CPE-135A具有良好的低溫韌性，能彌補(bǔ)高聚合度PVC樹(shù)脂的性能缺陷。因此，采用CPE-135A和LNBR的復(fù)合改性劑制得的高聚合度PVC防水卷材的性能優(yōu)良，并且一些性能參數(shù)優(yōu)于普通PVC防水卷材，而其價(jià)格與普通PVC防水卷材相比差別不大。

5.5 加工改性劑

高聚合度PVC防水卷材在生產(chǎn)過(guò)程中使用的加工改性劑是加工型ACR，其能夠有效降低塑化溫度，促進(jìn)塑化效果，提高熔體強(qiáng)度，防止熔體破裂，提高制品的表面光潔度。值得提出的是，在PVC防水卷材的生產(chǎn)過(guò)程中經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)熔體破裂現(xiàn)象。熔體破裂一般是指在高剪切條件下，擠出的物料出現(xiàn)表面凹凸不平或熔體斷裂的現(xiàn)象。許多廠家在生產(chǎn)PVC防水卷材時(shí)遇到過(guò)這樣的問(wèn)題：雖然添加了加工型ACR，但熔體破裂現(xiàn)象不但沒(méi)有得到控制，反而越發(fā)嚴(yán)重；特別是在提高擠出速度時(shí)，這種現(xiàn)象更嚴(yán)重。由于加工型ACR分為2種(潤(rùn)滑型ACR和促進(jìn)凝膠化型ACR)，生產(chǎn)廠家將潤(rùn)滑型ACR誤用作促進(jìn)凝膠化型ACR而導(dǎo)致上述問(wèn)題。潤(rùn)滑型ACR是甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯和苯乙烯的共聚物，其具有核-殼結(jié)構(gòu)，分子質(zhì)量較小，不僅有一般加工改性劑的特性，還具有外潤(rùn)滑的功能(主要是共聚物中的苯乙烯與PVC相容性不好而顯示出外潤(rùn)滑功能，像小分子潤(rùn)滑劑一樣)，這會(huì)加重熔體的破裂，應(yīng)引起注意。

6 結(jié)語(yǔ)

在高聚合度PVC防水卷材的生產(chǎn)過(guò)程中，增塑劑、改性劑、加工改性劑等都會(huì)影響塑化溫度和流動(dòng)性，要充分了解所用原料的性能，掌握助劑中有效成分的含量，應(yīng)在確保產(chǎn)品質(zhì)量、長(zhǎng)期穩(wěn)定生產(chǎn)的前提下，全面把握,統(tǒng)籌考慮產(chǎn)品性能與成本的關(guān)系，從而提高產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力，增加企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。